REALIZACE MONTÁŽNÍ LINKY VENTILU ADBLUE · 2016-01-07 · FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 3 ABSTRAKT Tato diplomová práce se zabývá návrhem a realizací montážní linky 2/2

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV STROJÍRENSKÉ TECHNOLOGIE FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF MANUFACTURING TECHNOLOGY

REALIZACE MONTÁŽNÍ LINKY VENTILU ADBLUE REALIZATION OF ASSEMBLING LINE FOR ADBLUE VALVE

DIPLOMOVÁ PRÁCE DIPLOMA THESIS

AUTOR PRÁCE Bc. Aleš Kozelský AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE Ing. Marek Štroner, Ph.D. SUPERVISOR

BRNO 2011

SEM VLOZIT ZADANI

FSI VUT DIPLOMOVÁ PRÁCE List 3

ABSTRAKT

Tato diplomová práce se zabývá návrhem a realizací montážní linky 2/2 sedlového ventilu pro sektor komerčních vozidel. Návrh je proveden v Autodesk Inventoru. Práce popisuje jednotlivé fáze a cíle projektového řízení. Jedná se o projekt zavádění/transferování výroby.

Klíčová slova AdBlue, selektivní katalytická redukce, emise, 2/2 ventil, transfer výroby, projektové řízení, volba variant, návrh, konstrukce, realizace montážní linky. ABSTRACT This diploma thesis concerns in design and realization of assembling line of a 2/2 seat valve for commercial vehicles sector. Design is using Autodesk Inventor. Thesis describes phases and goals of project management – in this case management of technological/manufacturing transfer. Key words AdBlue, selective catalytic reduction, emissions, 2/2 valve, technology transfer, project management, variant comparsion, design, construction, realization of asssembling line.


BIBLIOGRAFICKÁ CITACE KOZELSKÝ, Aleš. Realizace montážní linky ventilů AdBlue. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, 2011. 63s., příloh. Ing. Marek Štroner, Ph.D.


Prohlášení

Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Realizace montážní linky ventilů AdBlue vypracoval samostatně, s použitím odborné literatury a pramenů uvedených na seznamu, který tvoří přílohu této práce. Datum ………………………………….

Jméno a příjmení diplomanta


Poděkování

Děkuji tímto Ing. Marku Štronerovi Ph.D. za pedagogické a metodické vedení diplomové práce, dále Ing. Tomáši Abrahámovi, Vladimíru Šedivému z firmy Norgren za cenné rady, podklady a informace, zejména pak Petru Štohlovi za odborné vedení a trpělivost při návrhu a konstruování. V neposlední řadě děkuji Veronice Weiszové za korekturu.


OBSAH Abstrakt ..........................................................................................................................3 Prohlášení......................................................................................................................5 Poděkování....................................................................................................................6 Obsah .............................................................................................................................7 ÚVOD .............................................................................................................................9 1 PŘEDSTAVENÍ FIRMY ........................................................................................10 2 INVESTIČNÍ ZÁMĚR ............................................................................................11 3 EMISE A JEJICH SNIŽOVÁNÍ ............................................................................12 4 PŘEDSTAVENÍ VÝROBKU .................................................................................16 5 ÚVOD K PROJEKTU ............................................................................................19 6 FÁZE I. – INICIAČNÍ .............................................................................................21

6.1 Specifikace cílů projektu ..................................................................................21 6.1.1 Vstupní kontrola nových dílů ......................................................................21 6.1.2 Zajistit stoprocentní kvalitu s využitím Poka-Yoke..................................21 6.1.3 Minimalizace rizik souvisejících se spuštěním výroby ...........................22 6.1.4 Zahájení výroby v lednu 2010 ....................................................................22 6.1.5 Zajištění externí firmy pro úpravu testovacího zařízení pro všechny varianty ....................................................................................................................22

6.2 Sestavení projektového týmu..........................................................................22 6.3 Analýza rizik a studie proveditelnosti.............................................................23 6.4 Časový plán .......................................................................................................25 6.5 Interní schválení projektu.................................................................................25 6.6 Management review .........................................................................................25

7 FÁZE II. A III. - PŘÍPRAVNÁ A PLÁNOVACÍ ...................................................26 8 FÁZE IV. – REALIZACE .......................................................................................27

8.1.1 Rozvržení linky .............................................................................................27 8.1.2 Procesní mapa..............................................................................................30

8.2 Montážní část č.1 - šroubování armatur........................................................32 8.2.1 Porovnání variant .........................................................................................33 8.2.2 Schválení návrhu..........................................................................................37 8.2.3 Konstrukce šroubovacího přípravku..........................................................38 8.2.4 Konstrukce utahovacího přípravku armatur .............................................41 8.2.5 Konstrukce celku montážní linky 1 ............................................................42

8.3 Montážní část č.2 – šroubování matky ..........................................................43 8.3.1 Konstrukce přípravku – šroubování matky...............................................44 8.3.2 Konstrukce celku montážní linky 2 ............................................................45

8.4 Konstrukce příslušenství..................................................................................46 8.5 Senzorika a ovládání linky...............................................................................47

8.5.1 Inicializace řídícího systému a s tím spojená chybová hlášení ............49 8.5.2 Uživatelské menu .........................................................................................51 8.5.3 Servisní menu ...............................................................................................52

8.6 Technologie lepení, těsnění a zajišťování závitu LOCTITE 243 ...............54 9 FÁZE V. - PROVOZNÍ A HODNOTÍCÍ FÁZE....................................................55

9.1 Kontrola dokončení otevřených úkolů po transferu .....................................55 9.2 Návrhy na zlepšení ...........................................................................................55

9.2.1 Šroubování + utahování v jednom kroku..................................................55


9.2.2 Automatizované utahování kotvy...............................................................55 9.2.3 Test kompletnosti rozměrovou kontrolou .................................................55 9.2.4 Snímání správného vyřazení vadných kusů ............................................56 9.2.5 Správná orientace magnetu .......................................................................56

10 CENOVÁ KALKULACE ........................................................................................58 ZÁVĚR .........................................................................................................................60


ÚVOD

Na automobilový průmysl je vytvářen tlak, aby produkoval, co

nejekologičtější automobily. Jako příklad lze uvést povinnost výrobce uvádět

spotřebu a množství emisí vypouštěných do ovzduší, nebo emisní normy,

které musí splňovat každý nově vyrobený automobil. Tento trend bude

zřejmě nadále pokračovat. Práce má za cíl realizaci rozšíření a automatizaci

výroby pro ventil, jež je součástí systému katalytické redukce výfukových

plynů. V práci je popsáno řízení projektu, technologie výroby a výrobní

zařízení. Hlavní částí práce je návrh a konstrukce linky. Projektovým řízením

a technologiemi se zabývá jen v hlavních rysech a jsou zde zmíněny pouze

některé oblasti. Po přečtení získá čtenář pohled na ukázkový příklad

transferu montáže v automobilovém průmyslu ze zemí západní Evropy a

USA do českého regionu.

Obr. 1: [12]


1 PŘEDSTAVENÍ FIRMY

Norgren je dceřinou pobočkou nadnárodního koncernu IMI Plc. se

sídlem v Birminghamu ve Velké Británii, který je také evidován na Londýnské

burze. Hlavním výrobním programem společnosti Norgren jsou pneumatické

válce a ventily, ventilové terminály, tlakové spínače, úpravny a regulátory

vzduchu, šroubení a hadice.[3] Tyto a další výrobky společnost dodává na

světový trh v několika sektorech:

• Komerční vozidla

• Automobily

• Železniční technika

• Balení, plnění PET lahví, tisk

• Zdravotnictví

• Polovodiče

• Chemický průmysl

Toto sektorové rozdělení se v minulosti prokázalo jako strategická

výhoda oproti konkurenci, která se například angažovala pouze

v automobilovém průmyslu. Pokles tržeb v jednom sektoru vyvážily tržby

z jiných sektorů, a proto firma snáze odolávala úpadku v automobilovém

průmyslu v minulých letech.

Výrobní závod Brno-Modřice byl zahájen dne 15. října 2002 v

průmyslovém areálu CTP. Tento areál získal oceněni "Industriální zóna

roku". Nachází se na předměstí Brna v těsné blízkosti dálnice spojující Brno

a Vídeň, a poskytuje firmě profesionální zázemí a infrastrukturu. Firma

Norgren je držitelem certifikátu Investors in People, který byl udělen v srpnu

2005, a je každoročně obhajován.

Za konkurenci firmy lze považovat firmy : SMC, Festo, Parker, Bosch,

Rexroth, Camozzi, Metalwork, Numatics, Asco-Joucomatic, ČKD a Burkert.


2 INVESTIČNÍ ZÁMĚR

Tato investice je realizována z důvodu implementace nového řešení

pro klíčové odběratele v automobilovém průmyslu. Zavedená výroba v jedné

variantě pro zákazníka Scania má být rozšířena o některé nové zákazníky a

stávající výroba v jiných výrobách má být převedena pod Modřice. Jedná se

o variantní řešení pro Pacccar, Agco, Denso-Cooper, Ford & Daimler

Chrysler Bus – postupem času řešení i pro Navistar, Daimler a další variantu

pro Scanii. Řešení pro nové zákazníky, jež existují s drobnými úpravami i

v jiných korporátních závodech, se liší armaturami (varianty s metrickými a

palcovými závity) a napětím cívky.

Začátek sériové výroby se plánuje na leden roku 2010. Celý transfer

výroby by neměl trvat déle než půl roku. V první cenové kalkulaci v době

před transferem byly náklady na zavedení nové výroby stanoveny na

23 800€. Ve firemní dokumentaci byla návratnost stanovena na 0,84 roku.

Výrobek je používán k ovládání toku chladící kapaliny k zásobníku

katalytického aditiva.[1]


3 EMISE A JEJICH SNIŽOVÁNÍ

Výfukové plyny jsou komplexní směsí chemických látek, které unikají

ze spalovacích zařízení, jako jsou např. spalovací motory automobilů, lodí či

letadel, turbín, vozidel nebo elektráren. Jejich složení závisí na typu paliva,

typu a stavu spalovacího zařízení, a na užití zařízení ke snížení emisí (filtry,

katalyzátory, pračky plynů aj.)[6].

„Selektivní katalytická redukce (SCR) je jedna ze dvou technologií,

které dokážou snížit emise výfukových plynů vznětových motorů na úroveň

norem Euro 4 a vyšších. Technologie SCR využívá neupraveného motoru,

který splňuje normu Euro 3 a snížení škodlivých látek (převážně NOX)

dosahuje vstřikováním kapaliny AdBlue do výfuku, čímž se NOX redukuje na

vodu (H2O) a dusík (N2). Spotřeba AdBlue činí průměrně jednotky procent

spotřebovaného paliva. Při poruše systému (nebo při dojití AdBlue) motor

funguje dál (na rozdíl od technologie EGR), pouze stoupnou emise na úroveň

normy Euro 3 (u některých vozidel zasáhne v tomto okamžiku řídící jednotka

a omezí výkon či rychlost na polovinu, aby donutila řidiče natankovat AdBlue,

popřípadě nechat systém opravit). Nevýhodou je prostor, který tato

technologie potřebuje na nádrž AdBlue. Proto se téměř nepoužívá u

osobních vozidel ani u většiny dodávkových vozidel.“[7]

Katalyzátory výfukových plyn ů

Katalyzátory byly dříve instalovány výhradně do zážehových motorů,

později tlakem způsobeným zavedením emisních norem byly postupně

zaváděny i do vznětových, s použitím systému SCR, nebo EGR (Exhaust

gas recirculation), a to většinou u komerčních vozidel.


SCR vs. EGR

Technologie Selektivní katalytické redukce a recirkulace výfukových

plynů mají stejný cíl, redukovat množství nevyhořelých oxidů. Každá ze

zmíněných technologií se tedy snaží o to samé, jen jiným způsobem.

U selektivní katalytické redukce je do horkých výfukových plynů

vstřikována vodní směs močoviny, která usnadňuje chemickou reakci a

přeměnu na N2, a H2O.

Přeměna močoviny (AdBlue):

Voda, teplo

Močovina � CO2 + 2NH3

Přeměna škodlivých výfukových plyn ů NO a NO2:

NO + NO2 + 2NH3 � 2N2 + 3H2O

EGR - Recirkulace výfukových plynů spočívá v opakovaném průchodu

plynů motorem, který je mezi jednotlivými průchody spalovacím motorem

ochlazován, a mísen s vzduchem z atmosféry. Opětovný průchod spalin je

možný pouze za použití chlazení. Nadměrné generování a odvádění tepla je

jednou z hlavních nevýhod této metody, často vede ke zvětšení výkonu

chladiče a celkové složitosti.

I přesto, že se selektivní katalytická redukce jeví jako výhodnější, než

technologie recirkulace výfukových plynů, v praxi se setkáváme například u

automobilky Volvo [8] s kombinací obou technologií, za účelem omezit emise

na minimální možnou hranici.


Obr. 2: Porovnání SCR(vlevo) a EGR(vpravo) technologií [10]

Tab.1: Porovnání technologií [10] SRC

EGR

Vyšší výkon díky optimalizaci spalování

Nižší výkon kvůli menší efektivnosti spalování

Jednoduchost Složitější systém Probíhá za nižší teploty Probíhá za vyšší teploty Snižuje hlučnost Zvyšuje hlučnost a spotřebu Zvyšuje množství nečistot v

oleji

Emisní normy Euro3/Euro4/Euro5

Od října 2006 vstoupil v platnost v České republice standard Euro4,

který upravuje množství emise plynů NOx u nově registrovaných komerčních

vozidel. Standard Euro5 následoval v roce 2009, který dále snížil maximální

povolené emise. V následující tabulce jsou hodnoty emisí a emisní normy,

které byly postupně přijímány v členských zemích. Pro různé druhy

dopravních prostředků jsou stanoveny různé hodnoty emisních limitů, pro

potřebu diplomové práce uvádím tabulku hodnot pro autobusy a komerční

vozidla.


Tab.2: Tabulka emisních norem pro autobusy [9]

Norma Datum zavedení CO HC Nox

Pevné částice

Euro I 1992 4,5 1,1 8 0,612 Euro II 1996 4 1,1 7 0,25 Euro III 2000 2,1 0,66 5 0,1 Euro IV 2005 1,5 0,46 3,5 0,02 Euro V 2008 1,5 0,46 2 0,02 Euro Vi 2013 1,5 0,13 0,4 0,01

Z výše uvedené tabulky lze vysledovat stále se zpřísňující požadavky

na složení výfukových plynů. Dá se očekávat, že tato opatření se budou

nadále zpřísňovat. Z pohledu výrobce dílů pro SCR technologii je toto velmi

příznivá situace. Neexistují žádné substituční technologie na snižování emisí,

a dá se očekávat pouze jejich další snižování. Proto se vyplatí do této

technologie investovat, jelikož má business v této oblasti jasné místo na trhu.


4 PŘEDSTAVENÍ VÝROBKU

Ventil s pracovním označením „AdBlue“ je elektricky ovládaný sedlový

2/2 ventil. Poloha pístku vzhledem k sedlu je ovládaná z jedné strany cívkou,

do základní pozice se ventil vrací působením síly pružiny.

Historie / O aplikaci ventilu

Design AdBlue ventilu pochází z firmy Norgren Buschjost a byl vyvinut

pro sektor komerčních vozidel. Ventil slouží k ohřevu zásobníku s aditivem

AdBlue. Použitím této technologie jsou komerční vozidla schopna splnit

normy TIER-4, US10 a EURO6. Tyto normy se postupně stávají povinné pro

všechny výrobce nových komerčních vozidel.

Výroba prvního typu ventilu začala v Modřicích v roce 2007, ventil

používá automobilovou cívku s označením 3746, která je taktéž vyráběna

v Modřicích. V roce 2009 je již tento ventil dodáván pěti novým zákazníkům,

v roce 2010 odhadované predikce prodeje počítají s více než 50 000 kusy.

Popis funkce ventilu

2/2 sedlový ventil

Popis konstrukce ventilu

Elektricky ovládaný ventil NO (normally open) je v základní poloze

otevřen.

Technické specifikace

Pracovní napětí: 24V

Pracovní tlak: 0,3-1,75 bar

Pracovní médium: Kapalina

Schéma ventilu[14]:

Obr. 3: Náhled ventilu


Přehled variant ventilu

Tab.3: Přehled variant ventilu. [13]


Supply Chain

Supply chain, neboli dodavatelský řetězec, ukazuje strukturu a původ

komponentů. Některé jsou vyráběny v rámci korporace, jiné jsou nakupovány

od externích dodavatelů. V rámci projektu transferu výroby v této oblasti

nenastaly žádné zásadní změny, pouze se přesměrovala logistika do výroby

v Modřicích. Z pohledu lokálního oddělení logistiky je třeba zadat tyto případy

do ERP systému JDE.

. Obr. 4: Přehled dodavatelského řetězce [13]


5 ÚVOD K PROJEKTU

Před transferem výroby se na lince vyráběla jedna varianta výrobku

pro jednoho zákazníka. Na lince se montáž prováděla ručně pomocí

jednoduchých přípravků, elektrických momentových utahováků a testeru.

Montáž se prováděla bez lepení závitů na armaturách a utahovacího šroubu

cívky. Požadavek lepení závitů, sjednocení výroby a zvětšení objemu výroby

nově zaváděné výroby, znamenal potřebu investice a inovace výrobní linky, a

zdokonalení systému Poka-Yoke pro zamezení lidských chyb. Toto nemá

trvat déle než 6 měsíců.

Pro projekty srovnatelného rozsahu bývá využíváno tzv. klasické

projektové řízení, které bývá rozděleno na čtyři až pět tzv. „fází“. Každá

z nich má určité cíle, jejich hodnocení a popis, které se schvalují v tzv.

„Management review“ (dále jen MR). V těch jsou schvalovány a určovány

základní cíle, a možná kritická místa. Tyto management review jsou většinou

formou brainstormingu. Někdy bývají MR spojovány se zákaznickými audity.


. Obr. 5: Schéma fází projektu [13]

Na výše uvedeném obrázku je znázorněno schéma projektu, jeho fáze

a schvalování v management review. Touto strukturou se řídí i jednotlivé

kapitoly diplomové práce. V nadcházejících kapitolách se budeme detailně

zabývat fázemi a jejich vlastnostmi. Bude v nich uvedeno, které konkrétní

činnosti byly provedeny v rámci fáze a mechanismus rozhodování vedoucí

k ideálnímu řešení. Fáze I, II, a III stručně shrnují mechanismy iniciační,

přípravné a plánovací. Cílem této práce není fáze důkladně analyzovat, ale

pouze uvést do kontextu realizace projektu, a nastínit princip řízení tohoto

projektu. Poslední částí je ukončení projektu, které uzavírá a hodnotí plnění

cílů daných na začátku a v průběhu projektu.


6 FÁZE I. – INICIAČNÍ

V první fázi se definují cíle projektu, vyjádří se její nutnost a časový

rámec, určí se základní charakteristiky a předpoklady daného projektu, určí

se projektový manažer, popřípadě team lidí, který za něj zodpovídá.

Doporučuje se projekt představit před oponentní komisi, nebo před teamem

odborníků, a pokud je to nutné, seznámit s jeho dopady zákazníka.

V našem případě projekt zřejmě inicializovalo rozhodnutí korporace

popř. TOP managementu o sjednocení výroby všech variant jednoho výrobku

na jedno místo. Tento požadavek byl dále prodiskutován a inicializoval

projekt, kterým se tato práce zabývá.

6.1 Specifikace cílů projektu 6.1.1 Vstupní kontrola nových dílů

Vlivem přesunu výroby a rozšíření dodavatelské struktury bylo nutno

zaručit, že všechny nově zaváděné díly budou odpovídat výkresové

dokumentaci, a budou splňovat všechny požadavky kvality. K tomuto je ve

firmě využívána procedura “Production Part Approval” tzv. “PPAP”. Tato

procedura má za úkol zaručit shodu výrobní dokumentace a fyzických dílů.

Procedura zjišťuje rozměrové, toleranční, materiálové a jiné odchylky od

výkresové dokumentace. Často bývá prováděna v souvislosti se změnou

dodavatele, nebo zavedením nových dílů do výroby. V rámci tohoto projektu

je po skončení vstupní kontroly dílů požadován audit. Je stanoveno datum, a

to na měsíc před zahájením výroby, do jehož musí všechny díly projít

řízením, a být schváleny auditorem.

6.1.2 Zajistit stoprocentní kvalitu s využitím Poka-Yoke

Eliminace chyb a špatných kusů s použitím principu poka-yoke

v oblastech, které jsou známé jako oblasti kritické. Počítá se s využitím

informací o předchozí výrobě a informací od zákazníků k určení kritických

oblastí a eliminaci možných rizik.


6.1.3 Minimalizace rizik souvisejících se spuštěním výroby

V rámci této snahy se klade důraz na jednoduchost výrobní linky, je

stanovena určitá maximální mez automatizace.

6.1.4 Zahájení výroby v lednu 2010

Tento termín je vyžadován od vedení IMI. Prakticky je třeba zahájit

výrobu do 6 měsíců od spuštění projektu. Tento časový plán značně omezuje

plánovací a přípravnou fázi. Dochází k situaci, že například při samotné

konstrukci nezbývá čas na porovnávání alternativ. Je zvolen jeden způsob

konstrukce linky, na kterém se dále pracuje, aniž by se hlouběji zkoumaly

alternativní konstrukce a jejich výhody a nevýhody

6.1.5 Zajištění externí firmy pro úpravu testovacího zařízení pro všechny varianty

Testovací zařízení přejaté z původní výroby softwarově “umí” testovat

pouze jeden typ ventilu, je třeba naprogramovat volbu mezi jednotlivými

variantami, servisní menu a celkovou komunikaci testeru v rámci celé linky.

Dále je nutno zařízení rozšířit o mechanické díly tzv. “adaptery”, které se

připojují k armaturám. Pro tyto účely byl najat pracovník firmy, která tento

tester na zakázku vyráběla.

6.2 Sestavení projektového týmu

Projektový team se v tomto projektu skládal z pracovníků české

společnosti a pracovníků z německé strany, ze které se část zařízení

transferovalo. Každá strana měla po jednom pracovníkovi z následujících

profesí zapojených do transferu.

Projekt manažer, technolog, designer, nákupčí, kvalitář, logistik,

plánovač, údržbář/test inženýr, účetní, HR.

O konkrétní osobě rozhodovala vazba na výrobek (například

technolog pro transfer byl shodný s technologem pro předchozí výrobu

původního typu výrobku atd.)


6.3 Analýza rizik a studie proveditelnosti

K této analýze byl použit systém FMEA (Failure Mode and Effects

Analysis - analýza možného výskytu a vlivu vad). V tomto projektu byla

následující analýza provedena už v iniciační fázi. Tato metoda má několik

variant a způsobů provedení. V iniciační fázi byla zjednodušená analýza a

analýza designu výrobní linky provedena s využitím brainstormingu,

následného zpracování a určení směru dalších akcí s ohledem na rizika.

Tab.4: Výpis nejzávažnějších vad dle FMEA analýzy [13]

Popis Závažnost Četnost výskytu Kvadrant

Neznalost historických problémů dodavatelů 6 6 I Nejsou transferovány specifikace pro jednotlivé komponenty

10 6 I

Nejsou transferovány specifikace pro povrchovou úpravu 10 6 I Chybějící schválení transferu zákazníkem 10 7 I Chybí všeobecný přehled komponentů v transferu 6 8 I Chybí záložní plán 10 6 I Chybí pojistná zásoba materiálu, od původních dodavatelů 7 6 I Chybí certifikace dodavatelů k nově dodávaným komponentům

7 5 I

Chybí plán na implementaci zlepšovacích procesů 10 7 I Chybí PFMEA pro výrobu v Brně 10 7 I

Tabulka 4 obsahuje nejrizikovější vady podle FMEA analýzy. Tuto

tabulku sestavíme následujícím způsobem. Sepíšeme seznam možných

rizik, každému přiřadíme míru jeho závažnosti (0 – velmi malé riziko, 10 –

nebezpečné riziko, bez výstrahy) a četnost výskytu (0 – nepravděpodobné,

10 – velmi vysoká, neustálé poruchy). Míru nebezpečnosti vady určíme

vynásobením závažnosti a četnosti výskytu. Každé riziko (řádek tabulky) se

vynese do grafu – viz Obr.6 Teorie FMEA říká, že nejdříve je třeba odstranit

problémy v prvním kvadrantu, které jsou považovány za nejkritičtější, a je

třeba se na ně zaměřit jako první. Interní pravidlo zní, že před vyřešením

těchto bodů nesmí být zahájen fyzický transfer zařízení. Vady z dalších

kvadrantů jsou řešeny v průběhu náběhu výroby.


Obr. 6: Graf FMEA analýzy [13]

DFMEA

Design Failure Mode Effects Analysis (designová analýza chyb).

Odnož klasického FMEA, která využívá buď narýsovaných skic, nebo CAD

systému k odhalování poruch a vad ještě před samotnou konstrukcí.

„Provádí se tzv. „pencil-and-paper analýza“ neboli analýza prováděná

ještě před konstrukcí samotného produktu. Tuto analýzu provádí tým, který

má zkušenosti s podobným produktem. V ideálním případě by tato metoda

měla prozkoumat všechny možné způsoby vzniku poruchy a tím předcházet

problémům dříve, než nastanou. Pokud se v návrhové fázi nepodaří úplně

odstranit nalezenou chybu, tým dbá na to, aby alespoň co nejvíce omezil

příčiny a zmírnil její následky.“[11]


6.4 Časový plán

Zahájení projektu 1.5.2009

Schválení konceptu 3.6.2009

Cenová kalkulace a schválení technického konceptu 14.7.2009

Schválení investice 31.7.2009

Úprava testeru 27.8.2009

Dokončení technické části 28.8.2009

Zaškolení zaměstnanců 11.9.2009

Vstupní kontrola AGCO 11.9.2009

Zákaznický audit (AGCO) 17.9.2009

Implementace nových dílů do MRP 20.10.2009

Dokončení zbývající vstupní kontroly 30.12.2009

Zahájení sériové produkce 30.1.2010

Výše uvedený časový plán lze chápat jako jeden z výstupů Iniciační fáze

stojící na samém začátku projektu

6.5 Interní schválení projektu

Pro oficiální schválení je třeba vyplnit a podepsat formulář umístěný

na intranetu. Tento formulář obsahuje název projektu, jeho stručný popis,

odhadované náklady, klíčová data a základní časovou osu.

6.6 Management review

Interní schvalovací proces s účelem schválení a potvrzení výstupů

z iniciační fáze. Dává zpětnou vazbu managementu, že projektový team plní

zadané cíle podle termínů.


7 FÁZE II. A III. - PŘÍPRAVNÁ A PLÁNOVACÍ

Teorie hovoří o nutnosti sestavit seznam činností, které je nutné

provést a chronologicky seřadit s přihlédnutím k jejich důležitosti a rizikům

jejich opoždění. Je nutné také přidělit konkrétní činnosti jednotlivým

oddělením. Pro zjednodušení pouze uvádím některé plánovací a přípravné

procesy, které byly přiděleny konkrétním osobám/oddělením z projektového

teamu.

Procesy přípravných a plánovacích fází:

- Sběr příprava a zpracování dat

- Kontrola dat po migraci

- Volba a validace dodavatelů

- Kalkulace předpovědi prodeje

- Logistické zajištění výroby

- Balící předpisy a standardy

- Příprava zařízení na odpojení a přesun

- Zpracování pracovních instrukcí

- Nábor pracovníků

- Školení (Výroba,Kvalita..)

- Preventivní plán údržby

- Revize nápravných opatření

- ….

- Management review


8 FÁZE IV. – REALIZACE

Jak název napovídá, v této fázi dochází k praktickému naplnění cílů

projektu. Je třeba provést schválení výchozích parametrů, samotný transfer

strojů, zařízení, linek apod., zapojení a náběh výroby (interní uvolnění

výroby). Fáze se bude zabývat konstrukcí linky a jejich komponentů.

8.1.1 Rozvržení linky

Montážní linka se skládá z několika částí. Hlavní náplň mé práce byl

návrh kritických částí tj.: montážní linky č.1 (lepení a šroubování armatur) a

montážní linky č.2 (lepení a utahování matky magnetu). Testovací zařízení

bylo přejato a upraveno z původní varianty. Další komponenty linky jako

zásobník na NOK kusy, vstupní a výstupní logistické vozíky, byly navrhnuty

až před spuštěním výroby.

Montážní části jsou uspořádány tak, aby byla linka maximálně

přehledná, a aby byl při výrobě one-piece flow zachován jeden směr pohybu

výrobku mezi operacemi (proti směru hodinových ručiček).

Při návrhu je důležitá ergonomie – snadnost a přehlednost linky, kdy

je kladen důraz na logiku uspořádání a rovněž musí být splněna norma

pracovního prostoru pro dělníky. Práce na lince musí být snadná a pohodlná.


Obr. 7: Rozvržení (layout) montážní linky [13]


Obr. 8: Rozvržení v prostředí 3D

Celkový pohled na montážní linku v prostředí Autodesk Inventor. Dále

jsou na výše uvedeném výkresu rozvržení linky (tzv: layout) zobrazeny hlavní

části.

1 - Zásobníky na polotovary

2 - Montážní část linky 1 - šroubování fitinek

3 - Montážní část linky 1 - Utahování fitinek

4 - Montážní část linky 1 - Ruční montáž vnitřních dílců

5 - Montážní část linky 2 - Nasazování magnetu a utahování matky

6 - Zásobník na zasychání hotových kusů

7 - Tester

8 - Lepení štítků

9 - Zásobník na hotové kusy

1

2

3

5

6

9

8

7

4


8.1.2 Procesní mapa


Obr. 9: Řez ventilem

Mapa procesů ukazuje postup montáže a seznam prací a operací na

lince. Operace 1-4 jsou prováděny na montážní části č.1. Operace 5-6 na

montážní části č.2. Dále se součást vkládá do testeru, po úspěšném projití

testem se opatří štítkem, balí a expeduje.

1;1.2;2

3

4

5

6


8.2 Montážní část č.1 - šroubování armatur

Této operaci je přikládána největší složitost, a největší nároky na

funkčnost a univerzálnost z důvodu velkého množství výměnných dílů. Tuto

operaci je třeba navrhnout tak, aby minimalizovala čas potřebný k nastavení

přípravku na výrobu jiného typu ventilu.

Hlavní požadované parametry přípravku:

- Snadná a jednoduchá změna typu vyráběného ventilu

(v době zadání existovalo 8 variant lišících se armaturami)

- Detekce správného nanesení lepidla

- Zajištění optimálních podmínek pro nanášení lepidla

- Bezpečnost (bezpečnostní kryt)

- Detekce utahovacího momentu

- Zabránit záměně armatur

- Co nejkratší strojní čas

- Určení nejčastěji opotřebovávaných dílů a zajištění jejich

dostupnosti

- Jednoduchá rozšiřitelnost o další varianty

- Minimalizace rizik při zavádění výroby


8.2.1 Porovnání variant

A) Postupné šroubování s otáčením.

Obr. 10: Náhled na variantu s postupným šroubováním

Vlevo je zobrazena vkládací poloha (A). Tělo ventilu (1) se vloží na

otočnou desku (2) poháněnou motorem (3), do výměnného adaptéru (4) se

vloží první armatura (5). Po vložení a zavření krytu přesune motor (6)

naklápěcí mechanismus (7) do nanášecí polohy(B). V této poloze dávkovač

lepidla (8) nanese lepidlo. Po nanesení lepidla se naklápěcí mechanismus

natočí do šroubovací polohy(C) a motor (9) zašroubuje první armaturu. Po

úspěšném šroubování se otočí otočná deska(2) o 180° stup ňů a postup se

opakuje u druhé armatury, která je vložena v dalším kroku.

Tato varianta byla předložena jako první. Hlavní výhodou je úspora

v podobě nutnosti pouze jednoho motoru na šroubování a jednoho

nanášecího zařízení.

1

5 4 6 3 2 7

8

9

C

B

A


Výhody:

- Pouze jedno nanášecí zařízení lepidla

- Menší rozměry

- Jednoduchost

Nevýhody:

- Malá produktivita

- Nemožnost výroby ventilu s odlišnými armaturami na obou

stranách (Nutnost po každém zašroubování měnit adaptéry)

- Složitá logika otáčení, kontroly poloh a správného zašroubování

obou kusů před vyjmutím z přípravku

- Nutnost velkého množství senzorů pro snímání polohy otočení

obrobku, polohy armatury a snímání celkového průběhu montáže


B) Současné šroubování obou armatur

Obr. 11: Náhled na variantu se současným šroubováním

Princip je stejný jako u varianty A, s tím rozdílem, že jsou obě

armatury vkládány a šroubovány zároveň. Výrobek se vloží do tvarového těla

a obě armatury se vloží do výměnných nástavců. Šroubování probíhá zaráz

z obou stran a po zašroubování se výrobek vyjme. V porovnání s předešlou

metodou je dosahována dvojnásobná produktivita - pouze jedno založení

armatur.

Výhody:

- Vysoká produktivita

- Jednoduchost obsluhy

- Snadné zakládání armatur

- Možnost vyrábět ventily s odlišnými typy armatur

Nevýhody:

- Složitá mechanika

- Nutnost dvou šroubovacích motorů a naklápěcí/vysouvací

kinematiky

- Vyšší náklady

Osa 1 Osa 2 Osa 3


C) Pohyblivá nanášecí tryska a detekování lepidla

Tato varianta byla dlouhou dobu diskutována. Značně by zjednodušila

mechaniku přípravku. Myšlenka spočívala v tom, že by se armatura

vložila do výměnného pouzdra a po zavření krytu by k ní přijela

nanášecí hlavice se senzorem nanášení. Odpadla by nutnost

s armaturou, po jejím založení, hýbat směrem k nanášecí hlavici.

Ovšem po konzultaci se zástupci firmy Loctite nám nebylo

doporučeno, aby byla dávkovací hlavice lepidla pohyblivá. Tento

pohyb by mohl ovlivnit její funkci. Také pro senzoriku umístěnou nad

hlavicí by tato varianta nebyla příliš vhodná. Z důvodu požadavku

minimalizace rizika při náběhu výroby byla proto tato možnost

zamítnuta.

D) Pevná nanášecí tryska a detekování lepidla

Po vyloučení předchozí varianty zůstávala ve hře pouze

varianta s pevnou nanášecí hlavicí. Úkolem bylo mechaniku navrhnout

tak, aby se po založení armatura přesunula do nanášecí polohy bez

kolize s dávkovací hlavou. V této pozici je nutné armaturu zaaretovat

tak, aby bylo umožněno s armaturou rotovat a nanést lepidlo po

obvodu.

Zbývalo se rozhodnout jakým stylem tyto pozice zajistit. Vzniklo

několik návrhů, které postupem času vykrystalizovaly ve finální návrh

zobrazený na Obr. 11

Volba natáčení a posuvů Je třeba zrealizovat několik pohybů v Osách 1, 2 a 3 viz Obr 11. Tato

kapitola popisuje volbu variant možných řešení natáčení a posuvů pomocí

různých mechanických komponentů, jako jsou válce, krokové motory a

servomotory.

Osa 1 – V této ose provádíme natáčení armatury mezi třemi polohami:

- 0° vkládací pozice - 45° lepení - 90° šro ubování


Tyto polohy jsou vidět také na Obr. 10 (vkládací pozice A, lepení B,

šroubování C). Natáčení osy 1 lze celkem snadno dosáhnout jak krokovým

motorem, s výhodou aretace v určených polohách, tak i dvěma válci, kdy

vysunutí jednoho z nich uvede armaturu do polohy 45°. Vysunutí obou válc ů

potom armaturu uvede do polohy 90° a op ětovné zasunutí obou válců do

polohy 0°. Z d ůvodu úspory místa, ceny, jednoduchosti a dostupnosti válců

přímo z vyráběného sortimentu firmy bylo zvoleno natáčení pomocí dvou

dvojic válců k uskutečnění pohybů – viz. Obr. 12.

Osa 2 - Vysouvání armatury po nanesení lepidla směrem k tělu

ventilu. Je třeba zrealizovat lineární pohyb s určitou přítlačnou silou směrem

k závitu. Nabízí se jediné řešení, a to tento pohyb uskutečnit válcem. Aplikaci

této metody najdete na Obr 10 C a Obr 11.

Osa 3 - Šroubování armatury

Tato pohybová osa vykonává hlavní radiální pohyb při šroubování

armatur. Proto bylo třeba zvolit takový pohon, který dokáže vyvinout

požadovaný kroutící moment, a zároveň detekovat jeho průběh, a tak odhalit

zaseknutí závitů či nedokonalé zašroubování armatury do těla. Z tohoto

důvodu byl zvolen motor MDrive 17 plus. Jeho vhodnost a parametry byly

konzultovány s externí firmou.

8.2.2 Schválení návrhu

Po analýze výše uvedených variant byla zvolena, co nejjednodušší

varianta vzhledem k požadavku minimalizace rizik při zavádění výroby. Po

konzultaci s technology a technickou částí projektového teamu byla na MR

schválena metoda sou časného šroubování armatur . Z důvodů rizik při

pohybu s nanášecí hlavicí a senzory nanášení byla zavržena varianta

s pohyblivou hlavicí . Vyloučením této varianty zbývalo rozhodnout, jakým

způsobem bude zajištěn správný pohyb a aretace s nástavci armatur. Po

dalších konzultacích bylo rozhodnuto použít natá čení tří pozic (1. pozice

vkládací, 2 pozice nanášení lepidla 3. pozice šroubování) pomocí dvou

válců.


8.2.3 Konstrukce šroubovacího přípravku

Obr. 12: Popis montážního přípravku č.1

1

2

3

4

7

5

6

8

9

10

11


Základnu tvoří ocelová deska (1), do níž jsou přesně vyfrézována

okna s otočně-výsuvnými mechanismy (5) zajišťujícími kinematiku armatur.

Uprostřed této základové desky je zakládací kostka z plastu (2), do které se

vkládá a ustavuje tělo ventilu (3). Tato deska je tvarově navržena tak, aby do

ní šlo tělo vložit pouze jedním způsobem, čímž je zaručena správná montáž

armatur a orientace magnetu. Opačnému založení těla brání tvarové prvky,

které jsou do této zakládací desky přišroubovány.

Do základové ocelové desky jsou z boku vyvrtány otvory po obou

stranách. Těmito otvory prochází hřídele (4), které vedou jednak otočné

desky, a také, vzhledem k natočení, spínají senzory a předávají řídícímu

systému informaci o natočení otočných desek. (Také viz Obr. 13)

K otočným deskám (5) jsou pomocí lineárního vedení – chromových

tyčí (6), připevněny otočně-výsuvné desky (7). Na nich je připevněn motor (8)

zajišťující šroubování armatur do těla. Tyto armatury jsou umístěny ve

výměnných adaptérech, které jsou přes spojku spojeny s hřídelí motoru.

Přípravek má tři pracovní polohy: vkládací, nanášecí a šroubovací.

Vkládací poloha je patrná na Obr. 13 V této poloze se zakládají kusy do

přípravku. Nanášecí poloha je patrná na Obr. 12 (nahoře vlevo). V této

poloze je tryska dávkovače (9) nastavena tak, že je možné z trysky dávkovat

lepidlo Loctite. Nanášení lepidla je prováděno po celém obvodu závitu tak, že

je armatura otáčena motorem (8) dokud není lepidlo naneseno po celém

obvodu. Množství nanášeného lepidla je po celou dobu monitorováno

optickým senzorem firmy Keyence. Šroubovací poloha je patrná taktéž na

Obr. 12 (nahoře v pravo). V této poloze, jak název napovídá, dochází

k zašroubování armatur. Přísuvný pohyb směrem do závitu je realizován

válcem (10) – viz „Osa 2“.


Mezi těmito třemi polohami je pohyb realizován dvěma dvojicemi válců

(11), každá dvojice pro jednu stranu. Princip je patrný z Obr. 12 (dole).

Vkládací poloha – oba válce zasunuty, nanášecí pozice – jeden válec

vysunut, šroubovací pozice – oba válce vysunuty. Tyto stavy jsou

kontrolovány tak, že natočení hřídele (4) určuje natočení „vačkového“

mechanismu, který spíná senzory za přípravkem. Tyto dva přibližovací

senzory jsou schopné detekovat všechny tři stavy (vkládací, nanášecí,

šroubovací).

Tab.5: Tabulka vstupů do PLC od senzorů Poloha Senzor 1 Senzor 2

Vkládací 0 1

Nanášecí 1 1

Šroubovací 1 0

Přibližovací senzor 1

„vačkový“ mechanismus

Přibližovací senzor 2


Obr. 13: Detekce polohy natočení armatur 8.2.4 Konstrukce utahovacího přípravku armatur

Obr. 14: Náhled na utahovací přípravek na armatury

Po předchozí operaci šroubování armatur bylo třeba navrhnout

montážní přípravek, který by dokázal spolehlivě a s předepsaným

momentem utáhnout obě dvě armatury na tento moment. Již dopředu bylo

známé riziko nedotažení armatur, popř. dotažení pouze jedné armatury

(opakovaně tu samou stranu). Nově navrhovaný přípravek má zamezit těmto

situacím. Proto bylo nutné navrhnout systém, který blokuje vytažení před

zašroubováním obou stran a zároveň detekuje otočení o 180°. Obr. 14

ukazuje princip navrženého přípravku na utahování armatur. Blokování kusu

v přípravku je zajištěno válcem, který po založení kusu upne tělo tvarovým

prvkem tak, že je jej možné vytáhnout až po úspěšném zašroubování,

otočení a zašroubování i druhé armatury. Otáčení je snímáno optickým

senzorem.

Řídící system linky (PLC)

Blokace těla válcem

Momentový utahovák

Momentový uvahovák

Senzor


8.2.5 Konstrukce celku montážní linky 1

Obr. 15: Náhled na celek montážní linky č.1

Obrázek 15 zobrazuje náhled na linku v prostředí CAD modelu.

Základem montážní části č.1 je přípravek na šroubování armatur (1) se

zásobníkem Loctite (2). Pod tímto přípravkem je možno vidět utahovací

přípravek (3), kde se dotahují předšroubované armatury. Dále vlevo je ručně

sestavována vnitřní část ventilu (4). Rám linky je zhotoven z profilů ITEM,

základní rozměry a typ konstrukce jsou převzaty z ostatních linek

používaných ve firmě. Do linky jsou umístěny KLT zásobníky s polotovary

(5), firma využívá systém zásobování Kanban, takže jsou úložné prostory na

zásobníky navrženy pro doplňování z vnější strany linky bez přerušení

výroby. Polotovary jsou skladovány v KLT boxech, které jsou normalizovány

a hojně používány v průmyslové výrobě. Po levé straně můžeme vidět

tubové zásobníky na drobné kusy (6) (šroubky, o-kroužky). Linka je dále

vybavena vlastním osvětlením (7).

7

6

2

1

4

3

5


8.3 Montážní část č.2 – šroubování matky

Obr. 16: Náhled na montážní přípravek č.2

Základní parametry zadání:

- Detekce správného nanesení lepidla

- Bezpečnost (bezpečnostní kryt)

- Detekce utahovacího momentu

- Co nejkratší strojní čas

- Určit nejčastěji opotřebovávané díly a zajistit jejich dostupnost

8

4 7 5

3 2 6 1 12

9 10

11


Návrh tohoto přípravku probíhal souběžně s návrhem na šroubování

armatur. Přípravek nevyžadoval tak důkladnou analýzu variant, protože už od

začátku návrhu byl schválen základní a jednoduchý design. Co se týče

kinematiky mechanické části, je podstatně jednodušší než u předešlého

přípravku. Bylo pouze nutné zvolit vhodný způsob přesunutí matky mezi

vkládací, nanášecí a šroubovací polohou. K tomuto byl s výhodou použit

krokový motor + válec, který zajišťoval posuv a přítlačnou sílu při šroubování.

8.3.1 Konstrukce přípravku – šroubování matky

Základní rám se skládá ze základové desky (1) a tří sloupků. Na

prostředním sloupku je umístěn motor A (2) , který ovládá natáčení otočně-

výsuvného mechanismu (3). Boční sloupky jsou využity k vedení krytu (4).

Tento kryt je v obou koncových polohách snímán snímači. Informace o

otevření/zavření krytu je dále posílána do řídícího systému.

S hřídelí motoru je přes spojku spojena otočná deska (5), jež je

zároveň použita jako základna pro lineární vedení otočně-výsuvné desky (3),

na kterých je umístěn motor B (6) a upínací pouzdro pro šroubování matky

(7). Jeden z nejkritičtějších prvků tohoto přípravku bylo zajištění vhodného

upínání matky v pouzdře, nejdříve bylo upínání realizováno pomocí vakua, to

se však v praxi kvůli častému zanášení a hlučnosti neosvědčilo. Později bylo

přistoupeno k zajišťování pomocí odpružených kuliček, které matku držely

třením. Tato možnost však stále nebyla ideální z důvodu častého opotřebení

kuliček, proto se v současné době pracuje na finální alternativě, kde je

využito šesti odpružených ocelových plíšků držících matku v upínacím

pouzdře.

Ovládání linky (8) je umístěno vedle přípravku. Jediným ovládacím

prvkem, kromě volby programu, je dvojice tlačítek na levé straně stolu. Po

založení kusu, matky a následného sepnutí snímačů přítomnosti, zavře

operátor kryt, a stiskne tlačítko. Po stisku tlačítka najede motor A k nanášecí

trysce (9) v zadní části přípravku, zde je provedeno nanášení. Opět je celý

průběh nanášení snímán optickým snímačem firmy Keyence (10). Po

úspěšném nanesení lepidla je osa matky přesunuta do vertikální polohy


motorem a následně je přisunuta do záběru válcem (11). Šroubování je poté

realizováno pohybem motoru B. Jakmile je zašroubováno, válec se znovu

zasune, a motor nastaví upínací pouzdro matky do vkládací pozice. Poté

operátor otevře kryt a vyjme již hotové tělo (12).

8.3.2 Konstrukce celku montážní linky 2

Obr. 17: Náhled celku montážní linky č.2

Náhled zobrazuje montážní linku č.2, její hlavní částí je přípravek na

šroubování matky (1) se zásobníkem Loctite (2). V této části linky je

umístěna rozvodná skříň s hlavním vypínačem (3) a ovládací panel obsluhy

(4). Pod stolem jsou umístěny KLT boxy (5) a automatický podavač na

šroubky (6) firmy Bolhoff. Po pravé straně jsou umístěny zásobníky na

drobné kusy (7). Opět je linka vybavena samostatným osvětlením (8).

3

8

2

4

7

1

6

5


8.4 Konstrukce příslušenství

Obr. 18: Zásobník na polotovary a hotové kusy (vlevo)

Zásobník na kusy, které neprošly výstupním testováním (vpravo)


8.5 Senzorika a ovládání linky

Na lince je použito PLC od firmy Siemens - S7-200 typ CPU 224XP. K

PLC je připojen AS-Interface modul typ CP243-2. Vstupně výstupní

komunikace je realizována pomocí sběrnicového systému AS-Interface.

Interakce s obsluhou je řešena pomocí textového displeje TD400C.

Parametry, které je nutno uchovat po vypnutí systému, jsou uloženy na

paměťové kartě MC 291.

Obr. 19: Náhled na montážní pracoviště č. 1 a 2 [13]


Obr. 20: Náhled na montážní přípravek č.1 [13]

Obr. 21: Montážní pracoviště č.2 [13]


8.5.1 Inicializace řídícího systému a s tím spojená chybová hlášení

Inicializace řídícího systému je zahájena po stisknutí hlavního

vypínače. Inicializace je dvojí a nezávislá pro montážní pracoviště 1 a 2

(Šroubování armatur a utahování matky). Při zjištění chyby v inicializaci je

tato chyba zobrazena na grafickém displeji. Po úspěšné inicializaci obou

montážních pracovišť se rozsvítí zelené diody na ovládacích krabičkách

obou pracovišť a na displeji naskočí automaticky volba PN. Po úspěšné

volbě PN se u dílů, kde se nanáší loctite, automaticky zapne kontrola loctite a

rozsvítí se červené diody na ovládacích krabičkách. Kontrolu loctite lze

vypnout pomocí obrazovkového menu před zahájením kontroly nebo po

úspěšné kontrole na obou montážních pracovištích. Po vypnutí kontroly

loctite lze přistoupit k normální montáži daného PN.[13]

Během inicializace se kontrolují následující položky:

Šroubování armatur :

- Vloženy armatury - nesmějí být vloženy fitinky do držáků fitinků

motorů

- Motory mimo polohu - provádí se kontrola, zda jsou motory 1 a 2

ve výchozí poloze (jsou aktivní pouze čidla výchozí polohy), a zda

nejsou motory ve vysunuté poloze (nejsou aktivní čidla koncové

polohy vysunutí)

- Vložen Kus – Nesmí být vložen kus do montážního přípravku

- Přítomnost lepidla v dávkovači

- Správný tlak ve větvi pro pracoviště

- Není překročen maximální po čet dávek pro servis dávkovače


Šroubování matky

- Vložen kus – nesmí být vložen kus do montážního přípravku

- Přítomnost lepidla v dávkovači

- Správný tlak ve větvi pro pracoviště

- Motor mimo polohu – během inicializace musí být aktivní čidlo

motoru v dané pozici

- Není uzav řen kryt

- Není překročen maximální po čet dávek pro servis dávkovače

Ostatní Chybová hlášení - Kritické množství lepidla v zásobníku

- Výpadek tlaku nebo pokles pod nastavenou mez

- Kryty v mezipoloze – pro spuštění přípravku je třeba zavřít kryt

- Čtení/Uložení konfigurace – Došlo k chybě čtení/uložení

informací o konfiguraci linky na paměťovou kartu

Informativní hlášení - Kontrola loctite – Je zapnuta kontrola loctite

- PN: xxxxxxx.xxxx.xxxxx – Právě zvolený aktuální part number

- PN:Není zvolen – Po zapnutí řídícího systému nebyl zvolen PN

- Zkontroluj dávkování – Byl překročen nastavený počet dávek pro

servis dávkovače. Počet dávek pro servis lze nastavit v servisním

menu

Pro účely diplomové práce uvádím pouze základní seznam stavů.

Hlášení typu stop - Není vložena armatura

- Chyba polohy motoru

- Chyba polohy válce

- Otevřen kryt

- Chyba vysunutí motoru

- Vložení/Vyjmutí kusu

- Signál „OK“


8.5.2 Uživatelské menu

Uživatelské menu slouží k volbě vyráběného dílu a několika dalším

operacím popsaným níže. Ovládá se pomocí funkčních kláves pod displejem

F1 až F7 a pomocí šipek. Dále je zde naprogramováno servisní menu, kde

jsou pokročilejší volby, jako přidávání nově vyráběné varianty, správa

zásobníku na loctite s detekcí množství lepidla a počtu nanesení lepidla od

posledního doplnění zásobníku.

Volba typu výrobku Pokud dojde k úspěšné inicializaci obou montážních pracovišť linky,

jako první je třeba zvolit konkrétní PN. Tato volba se uskuteční navolením

funkčními tlačítky.

Obr. 22: Volba typu vyráběného ventilu na ovládacím panelu [13]


Kontrola Loctite Menu slouží k zapnutí/vypnutí kontroly loctite. Kontrola provede

snímání hladiny lepidla. Její vypnutí je možné po úspěšné inicializaci linky

před spuštěním kontroly loctite, nebo po jejím úspěšném dokončení na obou

stanovištích.

Obr. 23: Ovládání kontroly Loctite [13]

8.5.3 Servisní menu

Jak již bylo zmíněno, servisní menu slouží k nastavování parametrů

procesu. Aktuální hodnoty pro každou vyráběnou variantu (pro každý PN)

jsou zobrazeny v šedých polích. Zde je také možná jejich změna. Pro

úspěšné nahrání změny parametrů do paměti je nutné provést jejich uložení.

Obr. 24: Servisní menu linky [13]

Nastavitelné parametry: - Prodleva dávek – Prodleva mezi jednotlivými dávkami lepidla

z dávkovače v průběhu nanášení

- Počet dávek – nanesených po obvodu armatury

- Maximální šířka pulsu

- Délka nepřerušovaného signálu od senzoru nanášení


Nastavení parametrů šroubování fitinků - Motor 1 Šroubování NOK – Určuje čas, po kterém je vyhodnoceno

šroubování za neúspěšné, pokud během této doby nedojde signál

od koncového čidla šroubování

- Motor 2 Šroubování NOK – viz. předchozí

.

Nastavení parametru šroubování matky: Motor 3 Šroubování NOK – viz Motor 1 NOK

Další nastavení parametrů: - Nastavení orientace magnetu cívky

- Najetí referenční polohy motoru

- Nastavení servisních intervalů dávkovačů

- Krokování poloh motorů

- Přidávání nových PN


8.6 Technologie lepení, těsnění a zajišťování závitu LOCTITE 243

Tato technologie byla speciálně navržena pro utěsňování a zajišťování

proti povolování při vibracích. Spoj ošetřen touto technologií zůstává nadále

rozebíratelný běžným nářadím, ale před znovusestavením spoje je nutné

opět nanést lepidlo. Loctite tuhne při kontaktu dvou kovových předmětů. Je

omezeně použitelný i pro nerezovou ocel. Výrobce zaručuje funkčnost až do

82°C. Jsou nabízena i další p říslušenství, která ovlivňují rychlost tuhnutí při

nepříznivých podmínkách.[12]

Tab.6: Parametry technologie lepení závitů pomocí Loctite 243 [12]

Návod k montáži s použitím technologie Loctite 243

- Očistit povrchy

- Nanést aktivátor (volitelný v případě pomalého zasychání)

- Před použitím protřepat

- Nedoporučuje se, aby se při nanášení ústí lepidla dotýkalo

kovových částí

- Pokud chceme, aby spoj těsnil, doporučuje se nanést po obvodu

na začátek závitu a zašroubovat

Skladování

Doporučuje se produkt skladovat v uzavřené nádobě na suchém

místě. Optimální teplota je uváděna v rozmezí mezi 8 a 21°C.

Tyto požadavky byly v naší aplikaci splněny.

Technologie Akrylová Chemický typ Dimethacrylate ester Vzhled Modrá kapalina Fluorescence Pozitivní pod UV zářením

Komponenty Jeden komponent – bez mísení

Viskozita Střední Zasychání Anaerobní – bez kyslíku

Alternativní zasychání Aktivátor Aplikace Zajišťování závitů Síla Střední


9 FÁZE V. - PROVOZNÍ A HODNOTÍCÍ FÁZE

9.1 Kontrola dokončení otevřených úkolů po transferu

Všechny zadané úkoly byly splněny ve stanoveném časovém rámci.

Spuštění výroby proběhlo v plánovaném období, linka prošla interním i

zákaznickým auditem. Na projektu se však dále pracuje a probíhají drobné

úpravy, také jsou realizovány návrhy na zlepšení. Sériová výroba je

periodicky sledována a hodnocena. Jsou zaznamenávány její výpadky

v případě poruchy, nebo opotřebení dílů. Všechny zásahy údržby jsou

monitorovány a zapisovány.

9.2 Návrhy na zlepšení

9.2.1 Šroubování + utahování v jednom kroku

Návrh šroubovacího přípravku, který rovnou utáhne armatury na

předepsaný moment, je otázkou budoucího vývoje. V rámci minimalizace

rizik a zjednodušení linky byla tato metoda dříve zavržena, nyní, po roce od

zahájení výroby, se uvažuje o zvýšení míry automatizace a utahování rovnou

na předepsaný moment. Toto zkrátí dobu montáže, avšak značně stoupne

složitost přípravku.

9.2.2 Automatizované utahování kotvy

Na základě reklamace (nedotažení kotvy), která vznikla

pravděpodobně chybou operátora – nedotažením kotvy ručním momentovým

utahovákem, bylo nutné navrhnout účinnou metodu pro toto dotažení. Proto

vznikl automatický utahovák, který eliminuje tuto lidskou chybu.

9.2.3 Test kompletnosti rozměrovou kontrolou

Opět na základě reklamace – chybějícího komponentu v sestavě byl

navržen přípravek – kalibr, který odhalí kontrolou rozměrů kompletnost

sestavy.


9.2.4 Snímání správného vyřazení vadných kusů

Bylo identifikováno riziko špatné manipulace s kusem, který byl

v testovacím zařízení označen jako vadný. Hrozilo, že jej operátor i přes

výstrahu z řídící jednotky umístí mezi dobré kusy. Bylo proto třeba navrhnout

senzorem snímaný zásobník, který zablokuje další činnosti, dokud nepřijde

signál od senzoru umístěném na zásobníku, že byl správně vložen vadný

kus.

9.2.5 Správná orientace magnetu

Jsou používány dva typy orientace konektoru cívky, podle vyráběné

varianty ventilu.

Obr. 25: Orientace konektoru cívky

Obr. 26: Ovládání kontroly Loctite [13]


Orientace těla ventilu je dána tvarem vkládací kostky viz. Obr. 26 vpravo.

Orientace konektoru magnetu je dána polohou válce, tedy jeho

vysunutím/zasunutím resp. přivedením tlaku na port 1, nebo 2. Pneumatický

válec je řízen PLC a operátor zvolí orientaci magnetu volbou vyráběného PN.

Na obrázku 27 vidíme ventil založený do vkládací kostky. Šipky

ukazují na tvarové prvky, které dovolí založení kusu pouze jedním možným

způsobem.

Obr. 27 [13]

OK NOK


10 CENOVÁ KALKULACE

Tab.7: Cenová kalkulace externích nákladů [13]

Popis Cena Počet Celkem

PLC 2x nanášení + kontrola lepidla S7-200 CPU 222 8 500,00 Kč 1 8 500,00 Kč EM 231,mod.analog.vstup 4AI 12Bit 5 050,00 Kč 1 5 050,00 Kč Zdroj 24V/2,5 A 2 000,00 Kč 1 2 000,00 Kč Modul RTC 1 050,00 Kč 1 1 050,00 Kč

TD400C 11 000,00

Kč 1 11 000,00 Kč Kabel TD400C 440,00 Kč 1 440,00 Kč Signální sloup-LED modul červený,24VUC 1 130,00 Kč 1 1 130,00 Kč Signální sloup-LED modul zelený,24VUC 1 130,00 Kč 1 1 130,00 Kč Signální sloup-akust.signalizace, bzučák 1 130,00 Kč 1 1 130,00 Kč Signální sloup-podstavec 655,00 Kč 1 655,00 Kč CYA tm.modra 0,75 100m 250,00 Kč 1 250,00 Kč CYA cervena 100m 250,00 Kč 1 250,00 Kč CYA bila 100m 250,00 Kč 1 250,00 Kč Dutinky 100ks 0,75 200,00 Kč 1 200,00 Kč DIN lista 1m 55,00 Kč 1 55,00 Kč Drobny material 2 500,00 Kč 1 2 500,00 Kč Rozvodnice 4 500,00 Kč 1 4 500,00 Kč Snimace 5 000,00 Kč 1 5 000,00 Kč Opt. zavora 9 000,00 Kč 1 9 000,00 Kč 54 090,00 Kč Automatické otá čení MDrive 17 plus- krokový pohon 5 979,79 3 17 939,37 Kč MD-CC402-001 - Komunikační kabel 3 211,76 3 9 635,28 Kč 27 574,65 Kč Senzor p řítomnosti lepidla Keyence

CZ-V21AP 11 751,25

Kč 3 35 253,75 Kč

CZ-H52 - Barevná hlavice UV 15 290,45

Kč 3 45 871,35 Kč 81 125,10 Kč Dávkova če LOCTITE

97009 - Řídící jednotka se zásobníkem 51 785,00

Kč 2 103 570,00 Kč

980013 - Dávkovací ventil - přesný 27 243,00

Kč 3 81 729,00 Kč 185 299,00 Kč


Pneumatická zatahova čka 1,5 Nm 30 000,00

Kč 1 30 000,00 Kč Mechanické díly Konstrukce - interně 0,00 Kč 1 0,00 Kč

Hutní materiál 20 000,00

Kč 1 20 000,00 Kč

Polotovary 20 000,00

Kč 1 20 000,00 Kč Výroba - interně 0,00 Kč 1 0,00 Kč 40 000,00 Kč SW Návrh algoritmu - interně 0,00 Kč 1 0,00 Kč Programování - interně 0,00 Kč 1 0,00 Kč

CENA

CELKEM 418 088,75 Kč Rezerva 15% 62 713,31 Kč Total 480 802,06 Kč

V počáteční fázi byly externí náklady na realizaci montážní linky

odhadnuty na 23 800€ (595 000 při kurzu 25kč/€) a ze zpětné cenové

kalkulace po realizaci je vidět, že tento odhad byl přibližně správný. Ovšem,

je třeba si uvědomit, že tato cenová kalkulace zahrnuje pouze externí –

„nakupované“ náklady, celkové náklady jsou mnohem větší. Projekt

zaměstnával team lidí po dobu více jak 6 měsíců, což už samo o sobě tento

odhad několikanásobně překračuje.


ZÁVĚR

Realizace montážní linky proběhla úspěšně a byla dokončena v

požadovaném termínu. Bylo dosaženo všech cílů stanovených na začátku

projektu. Podařilo se identifikovat a odstranit hlavní rizika a prioritu jejich

řešení. Byly zpracovány variantní návrhy a vybrána optimální varianta.

Výsledkem je poloautomatická montážní linka, která v současné době

produkuje cca trojnásobné množství výrobků, na které byla navržena. Po

dokončení hlavních fází projektu byla provedena řada zlepšovacích opatření

a návrhů, které zvýšily efektivnost, přesnost, kvalitu a bezpečnost výroby.

Úkoly kterých bylo dosaženo

- Návrh a prezentace 3D modelu linky

- Porovnání a volba variant návrhu ve spolupráci s technologií

- Kinematická analýza přípravků na lince

- Zhotovení kompletní výkresové dokumentace

- Úprava stávajícího testovacího zařízení pro nově vyráběné

varianty

- Úspěšný náběh výroby s dodržením termínů

- Úspěšný zákaznický audit po náběhu výroby

- Zpracování požadavků zákazníků vzniklých během auditu

- Konstrukce a realizace zlepšovacích návrhů kvality, bezpečnosti a

efektivity

- Dodatečné úpravy vzniklé několika dalšími variantami výrobku

(až po náběhu výroby) byly implementovány bez zásadních problémů

toto je bráno jako důkaz variability řešení.

Součástí práce je kompletní model linky v prostředí Autodesk Inventor,

tento model je bude využit při další práci na modernizaci a úpravách linky.


SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ

1. Norgren Global Vehicle Technologies. Norgren Pneumatics [online]. 2008-

06-01 [cit. 2011-05-18]. Norgren GVT - Motion & Fluid Control. Dostupné z WWW: http://www.norgren.com/n/gvt/products/ec.html

2. Norgren Pneumatics [online]. 2010 [cit. 2011-05-18]. ENGINEERED

SOLUTIONS FOR CHASSIS / CAB AND POWERTRAIN. Dostupné z WWW: <http://www.norgren.com/document_resources/EN/en_CVcatalogue.pdf>.

3. Norgren Česká Republika - Pneumatické prvky [online]. 2008 [cit. 2011-

05-18]. Dostupné z WWW: <http://www.norgren.cz/>. 4. Norgren Global Vehicle Technologies. Norgren Pneumatics [online]. 2005-

03-01 [cit. 2011-05-18]. Sigma Claims a Big Leap Forward in Diesel Fuel Technology. Dostupné z WWW: <http://www.norgren.com/n/gvt/about/Sigma1.html>.

5. SCR – Technology for Euro 5 : More Power, more relialability, less fuel

consumption [online]. 10156 Torino - Italia : 2008-3-1 [cit. 2011-05-18]. Iveco. Dostupné z WWW: http://web.iveco.com/germany/Unternehmen/Documents/SCR_ENG.pdf

6. Výfukové plyny. In Wikipedia : the free encyclopedia [online]. St.

Petersburg (Florida) : Wikipedia Foundation, 2009-10-9, last modified on 2011-3-31 [cit. 2011-05-18]. Dostupné z WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/Výfukové_plyny>.

7. SCR. In Wikipedia : the free encyclopedia [online]. St. Petersburg (Florida)

: Wikipedia Foundation, 2007-4-18, last modified on 2007-4-18 [cit. 2011-05-18]. Dostupné z WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/SCR>.

8. Making sense of it all [online]. 2010 [cit. 2011-05-18]. EGR vs SCR?. Dostupné z WWW: <http://www.mhc-trucksource.com/egr.pdf>.

9. European emission standards. In Wikipedia : the free encyclopedia

[online]. St. Petersburg (Florida) : Wikipedia Foundation, 2005-9-27, last modified on 2007-3-19 [cit. 2011-05-18]. Dostupné z WWW: <http://en.wikipedia.org/wiki/European_emission_standards>.

10. AGCO Tractor and farms equipment [online]. 2011 [cit. 2011-05-23].

AGCO EGR vs. SCR. Dostupné z WWW: <http://www.agcocorp.com/e3/egr_scr.aspx>.


11. DFMEA. In Wikipedia : the free encyclopedia [online]. St. Petersburg

(Florida) : Wikipedia Foundation, 2011-1-20, last modified on 2011-1-17 [cit. 2011-05-18]. Dostupné z WWW: <http://cs.wikipedia.org/wiki/DFMEA>.

12. LOCTITE® 243™. Technical Data Sheet : LOCTITE® 243™. [s.l.] : [s.n.], 2008. 3 s. Dostupné z WWW: <http://www.loctite.sg/sea/content_data/93815_243EN.pdf>.

13. Interní firemní dokumentace 14. KOLAŘÍK, František. Sestavení souboru multimediálních interaktivních

schémat rozvaděčů. Brno, 2007. 41 s. Vedoucí bakalářské práce Ing.Stanislav Věchet, Ph.D.


SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ

Zkratka/Symbol Jednotka Popis SCR - Selektivní katalytická redukce ERG - Recirkulace výfukových plynů CO - Oxid uhelnatý HC - Uhlovodík NOx - Oxid dusný MR - Management Review SOO - Site of origin (dárce) SOP - Start of production (start výroby) REC - Receiving site (příjemce) OK - Obecné označení pro dobrý kus NOK - Obecné označení pro zmetek PN - Part Number - číslo výrobku, dílu Nm N.m Newton metr bar - Jednotka tlaku 3D - Trojrozměrné Autodesk - Výrobce 3D CAD Inventor - Název nejprodávanější 3D CAD Rework - Rozebrání a opětovná montáž cca - Circa SW - Software PLC - Programmable logic controller –

řídící jednotka CPU - Central processing unit - procesor Mod. - Modulární Analog. - Analogový RTC - Real Time Clock - Hodiny LED - Light emiting diode – světelná

dioda ERP - Enterprise ressource planning JDE - Název ERP od firmy Oracle PPAP - Production part approval